LISA Pathfinder - LISA Pathfinder
.jpg) Model kosmické lodi LISA Pathfinder
| |
| Typ mise | Technologický demonstrátor |
|---|---|
| Operátor | ESA |
| ID COSPARU | 2015-070A |
| SATCAT č. | 41043 
|
| Trvání mise | 576 dní |
| Vlastnosti kosmické lodi | |
| Výrobce | Airbus Defence and Space |
| Odpalovací mše | 1,910 kg (4210 lb) |
| BOL hmota | 480 kg (1060 lb) |
| Suchá hmota | 810 kg (1790 lb) |
| Hmotnost užitečného zatížení | 125 kg (276 lb) |
| Rozměry | 2,9 m × 2,1 m (9,5 ft × 6,9 ft) |
| Začátek mise | |
| Datum spuštění | 3. prosince 2015, 04:04:00 UTC |
| Raketa | Vega ( VV06 ) |
| Spusťte web | Kourou ELV |
| Dodavatel | Arianespace |
| Konec mise | |
| Likvidace | Vyřazeno z provozu |
| Deaktivováno | 30. června 2017 |
| Orbitální parametry | |
| Referenční systém | Slunce – Země L 1 |
| Režim | Lissajous orbita |
| Periapsis nadmořská výška | 500 000 km (310 000 mi) |
| Apoapsis nadmořská výška | 800 000 km (500 000 mi) |
| Sklon | 60 stupňů |
| Epocha | Plánováno |
| Transpondéry | |
| Kapela | X pásmo |
| Šířka pásma | 7 kbit / s |
| Nástroje | |
| ~ 36,7 cm laserový interferometr | |
 Astrofyzikální odznaky ESA pro LISA Pathfinder | |
LISA Pathfinder , dříve Small Missions for Advanced Research in Technology-2 ( SMART-2 ), byla kosmická loď ESA, která byla vypuštěna 3. prosince 2015 na palubě letu Vega VV06 . Mise testovala technologie potřebné pro laserovou interferometrickou kosmickou anténu (LISA), observatoř gravitačních vln ESA, jejíž spuštění bylo plánováno na rok 2034. Vědecká fáze začala 8. března 2016 a trvala téměř šestnáct měsíců. V dubnu 2016 ESA oznámila, že LISA Pathfinder prokázala, že mise LISA je proveditelná.
Odhadované náklady na misi činily 400 milionů EUR.
Mise
LISA Pathfinder umístil dvě testované hmoty do téměř dokonalého gravitačního volného pádu a řídil a měřil jejich relativní pohyb s bezprecedentní přesností. Laserový interferometr měří relativní polohu a orientaci mas s přesností méně než 0,01 nanometrů, technologie odhaduje na dostatečně citlivé pro detekci gravitační vlny podle pokračovací posláním laserový interferometr prostor anténa (LISA).
Interferometr byl modelem jednoho ramene konečného interferometru LISA, ale snížil se z milionů kilometrů dlouhých na 40 cm. Redukce nezměnila přesnost měření relativní polohy ani neovlivnila různá technická narušení způsobená kosmickou lodí obklopující experiment, jejíž měření bylo hlavním cílem LISA Pathfinder. Citlivost na gravitační vlny je však úměrná délce paže, což je oproti plánovanému experimentu LISA několikanásobně sníženo.
LISA Pathfinder byla mise pod vedením ESA. Zapojila evropské vesmírné společnosti a výzkumné ústavy z Francie, Německa, Itálie, Nizozemska, Španělska, Švýcarska, Velké Británie a americké vesmírné agentury NASA.
Věda LISA Pathfinder
LISA Pathfinder byla mise typu proof-of-concept, která dokázala, že obě masy mohou létat vesmírem, nedotčené, ale stíněné kosmickou lodí, a udržovat své relativní polohy s přesností potřebnou k realizaci observatoře plné gravitačních vln plánované na start v roce 2034. Primárním cílem bylo měřit odchylky od geodetického pohybu . Velká část experimentů v gravitační fyzice vyžaduje měření relativního zrychlení mezi volně padajícími geodetickými referenčními testovacími částicemi.
V programu LISA Pathfinder umožnilo přesné sledování hmotnosti mezi zkouškami optickou interferometrií vědcům posoudit relativní zrychlení dvou zkušebních hmot, umístěných asi 38 cm od sebe v jedné kosmické lodi. Věda LISA Pathfinder spočívala v měření a vytváření experimentálně ukotveného fyzického modelu pro všechny rušivé efekty - včetně bludných sil a limitů optického měření - které omezují schopnost vytvářet a měřit dokonalou konstelaci volně padajících testovacích částic, které by bylo ideální pro následnou misi LISA .
Ověřila zejména:
- Bezdotykové ovládání polohy kosmické lodi se dvěma hmotami důkazu,
- Proveditelnost laserové interferometrie v požadovaném frekvenčním pásmu (což na povrchu Země není možné) a
- Spolehlivost a životnost různých komponentů - kapacitních senzorů, mikrotrubiček, laserů a optiky.
Pro následnou misi LISA budou testovacími masami páry 2 kg zlatých / platinových kostek umístěných v každé ze tří samostatných kosmických lodí vzdálených 2,5 milionu kilometrů.
Kosmická loď design
LISA Pathfinder byla sestavena společností Airbus Defence and Space ve Stevenage (UK) na základě smlouvy s Evropskou kosmickou agenturou. Měl evropský „technologický balíček LISA“ zahrnující inerciální senzory, interferometr a související přístrojové vybavení a také dva řídicí systémy bez odporu: evropský využívající mikroplyny se studeným plynem (podobné těm, které se používají u Gaia ) a americký „Disturbance Reduction System“ využívající evropské senzory a elektrický pohonný systém, který využívá ionizované kapičky koloidu zrychlené v elektrickém poli . Systém koloidního propulzního systému (neboli „ elektrosprejového propeleru“) vyrobil Busek a dodal společnosti JPL k integraci s kosmickou lodí.
Instrumentace
Technologický balíček LISA (LTP) integrovala společnost Airbus Defence and Space Germany, ale nástroje a komponenty poskytly přispívající instituce z celé Evropy. Technické požadavky na potlačení hluku na interferometru byly velmi přísné, což znamená, že je třeba minimalizovat fyzickou odezvu interferometru na měnící se podmínky prostředí, jako je teplota.
Vlivy prostředí
Na následné misi eLISA budou faktory prostředí ovlivňovat měření prováděná interferometrem. Mezi tyto vlivy prostředí patří rozptýlené elektromagnetické pole a teplotní přechody, které mohou být způsobeny nerovnoměrným zahříváním kosmické lodi nebo dokonce teplým přístrojovým vybavením uvnitř samotné kosmické lodi. Proto byl program LISA Pathfinder navržen tak, aby zjistil, jak tyto vlivy prostředí mění chování inerciálních senzorů a dalších přístrojů. LISA Pathfinder letěla s rozsáhlým balíčkem přístrojů, který dokáže měřit teplotu a magnetické pole na zkušebních hmotách a na optické stolici. Kosmická loď byla dokonce vybavena pro umělou stimulaci systému: nesla topné prvky, které mohou nerovnoměrně zahřát strukturu kosmické lodi, což způsobilo narušení optické lavice a umožnilo vědcům vidět, jak se měření mění s různými teplotami.
Lissajous orbita
Kosmická loď byla poprvé vypuštěna letem Vega VV06 na eliptickou parkovací dráhu LEO . Odtamtud provedlo krátké hoření pokaždé, když prošlo perigeum , a pomalu zvedlo apogee blíže zamýšlené dráze halo kolem bodu Země – Slunce L 1 .
Provoz kosmických lodí
Řízení mise pro LISA Pathfinder probíhalo na ESOC v Darmstadtu v Německu a vědecké a technologické operace byly kontrolovány ESAC ve španělském Madridu .
Postavení
Kosmická loď dosáhla svého provozního umístění na oběžné dráze kolem Lagrangeova bodu L1 dne 22. ledna 2016, kde prošla uvedením užitečného zatížení do provozu. Testování začalo 1. března 2016. V dubnu 2016 ESA oznámila, že LISA Pathfinder prokázala, že mise LISA je proveditelná.
Dne 7. června 2016 představila ESA první výsledky dvouměsíčního vědeckého provozu, které ukazují, že technologie vyvinutá pro vesmírnou observatoř gravitačních vln předčila očekávání. Dvě kostky v srdci kosmické lodi volně padají vesmírem pouze pod vlivem gravitace, nerušené jinými vnějšími silami, na faktor 5 lepší než požadavky pro LISA Pathfinder. V únoru 2017 BBC News uvedla, že gravitační sonda překročila své výkonnostní cíle.
LISA Pathfinder byla deaktivována 30. června 2017.
Dne 5. února 2018 zveřejnila ESA konečné výsledky. Přesnost měření by mohla být dále zlepšena, nad rámec současných cílů pro budoucí misi LISA, kvůli odvětrávání molekul zbytkového vzduchu a lepšímu porozumění poruchám.
Viz také
- Einsteinův dalekohled , evropský detektor gravitačních vln
- GEO600 , detektor gravitačních vln umístěný v německém Hannoveru
- LIGO , observatoř gravitačních vln v USA
- Taiji 1, čínský technologický demonstrátor pro pozorování gravitačních vln zahájený v roce 2019
- Panenský interferometr , interferometr umístěný blízko italské Pisy